Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-09-26T13:41:26Z No. of bitstreams: 1 TeseTPOX.pdf: 4435169 bytes, checksum: 2f1dbd61f15be162aa3a7103c86917a1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-27T20:04:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseTPOX.pdf: 4435169 bytes, checksum: 2f1dbd61f15be162aa3a7103c86917a1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-27T20:04:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseTPOX.pdf: 4435169 bytes, checksum: 2f1dbd61f15be162aa3a7103c86917a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-27T20:04:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseTPOX.pdf: 4435169 bytes, checksum: 2f1dbd61f15be162aa3a7103c86917a1 (MD5) Previous issue date: 2016-03-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Many pharmaceutical solids are able to adopt more than one crystalline form, and this property is called polymorphism. Currently 80-90% of the drugs are marketed as in solid forms and a very common problem is the low solubility of these drugs, particularly in aqueous media. Depending on how a drug crystallizes, its physical and chemical properties can be changed, which may also result in changes in its solubility. Before this problem the crystals engineering appears as a strategy to improve the properties of the solid state related to the efficacy of the drugs through the development of new crystalline forms. Multicomponent molecular crystals can be prepared from supramolecular synthons forming approach by crystallization methods involving the optimization of conditions for the formation of these novel crystalline forms. In this context, this study aimed to use the solid state NMR for study of supramolecular chemistry the three antiparasitic drugs (secnidazole, albendazole and mebendazole) and one antiretroviral (tenofovir disoproxil fumarate) using a set of one-dimensional techniques (CP-TOSS, CP-NQS and CP-PI) for the carbon-13 and nitrogen-15 nucleus as well as two-dimensional (1Hx13C FSLG HETCOR). Solid state NMR was used as the primary analytical tool for characterizing the crystalline forms obtained in this study, as in the prior characterization of Active Pharmaceutical Ingredient (APIs) used as raw material, being demonstrated the applicability of this technique in the analysis of new formulations. The data obtained were of great importance in the study of these solid dosage forms which can contribute to the structural study of dosage forms, identify polymorphic forms of drugs, detect phase transitions in both API as in commercial samples and check for interactions molecular (intramolecular and intermolecular) by means of two-dimensional NMR. In this work it was shown that this technique is configured as an important tool for the characterization of new polymorphs but they certainly should be applied in conjunction with other techniques in order to take advantage of the complementarity provided when different techniques are used in combination. This work intends to consolidate the use of NMR in the solid state in Brazil as a tool for the characterization of the crystalline forms of drugs and also for the analysis of drugs, which has been few explored so far. / Muitos sólidos farmacêuticos são capazes de adotar mais de uma forma cristalina, sendo esta propriedade denominada polimorfismo. Atualmente 80-90% dos fármacos são comercializados na forma sólida e um problema muito frequente é a baixa solubilidade destas drogas, principalmente em meio aquoso. Dependendo da forma como um fármaco se cristaliza, as suas propriedades físico-químicas podem ser alteradas, o que também poderá implicar em alterações em sua solubilidade. Diante desta problemática a engenharia de cristais surge como uma estratégia para aperfeiçoar as propriedades do estado sólido relacionada à eficácia dos fármacos, por meio do desenvolvimento de novas formas cristalinas. Cristais moleculares multicomponentes podem ser preparados a partir da abordagem de formação de sintões supramoleculares por meio de métodos de cristalização que envolve a otimização de condições favoráveis para a formação dessas novas formas cristalinas. Neste contexto este trabalho teve como objetivo utilizar a RMN no estado sólido para estudar a química supramolecular de três fármacos antiparasitários (secnidazol, albendazol e mebendazol) e um antirretroviral (tenofovir disoproxil fumarato) utilizando um conjunto de técnicas unidimensionais (CP-TOSS, CP-NQS e CP-PI) para os núcleos de carbono-13 e nitrogênio-15, e também bidimensionais (1Hx13C FSLG-HETCOR). A RMN em estado sólido foi utilizada como principal ferramenta analítica na caracterização das formas cristalinas obtidas neste estudo, assim como na caracterização prévia dos Insumos Farmacêuticos Ativos (do inglês, APIs) utilizados como matéria prima, sendo demonstrada a aplicabilidade desta técnica na análise de novas formulações. Os dados obtidos mostraram-se de grande relevância no estudo de sólidos farmacêuticos sendo possível contribuir para o estudo estrutural de formas farmacêuticas, identificar formas polimórficas de fármacos, averiguar transições de fases tanto nos API quanto em amostras comerciais e verificar a presença de interações moleculares (intermolecular e intramolecular) por meio de RMN bidimensional. Neste trabalho foi mostrado que esta técnica se configura como uma importante ferramenta para a caracterização de novos polimorfos, mas que certamente deve ser aplicada em conjunto com outras técnicas de forma a aproveitar a complementaridade oferecida quando diferentes técnicas são utilizadas em xiii conjunto. Com este trabalho pretende-se consolidar no país o uso da RMN no estado sólido como uma ferramenta para a caracterização de fármacos e também para a análise de medicamentos, que tem sido pouco explorada até o momento.

O metaboloma é definido como a coleção qualitativa e quantitativa de todos os metabólitos de baixa massa molecular presentes nas células, os quais participam de reações bioquímicas necessárias para a manutenção, crescimento e fisiologia celular. A avaliação metabolômica permite o delineamento do processo bioquímico de sistemas a fim de ampliar o entendimento de como as patologias se manifestam. A Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) é usada para investigar uma variedade de processos biológicos em diversos sistemas. A magnética aplicada a células e biópsias de tecido intacto de melanoma murino B16F10 contribuiu para a caracterização bioquímica de biomarcadores das diferentes fases de progressão tumoral do melanoma murino B16F10. Os resultados obtidos neste estudo permitiram a identificação de 33 metabólitos possíveis, envolvidos na carga lipídica e no metabolismo secundário da via glicolítica, que favorecem o crescimento e a progressão tumoral. A presença da taurina, prolina, serina, fenilalanina, que aumentaram quantitativamente, são possíveis marcadores da invasão, progressão e metastatização. A análise quantitativa desses metabólitos mostrou diferença significativa em 11 compostos, dos quais 9 estão diretamente envolvidos na expressão das respostas proliferativas, de morte celular e angiogênese, nos diferentes períodos de crescimento do melanoma B16F10, avaliados neste estudo. Desta forma, os achados obtidos neste estudo, quando associados no futuro a outros fatores, poderão ser úteis no diagnóstico e auxiliar na escolha terapêutica alvo com maior especificidade e menores efeitos colaterais. RMN pode ter um importante impacto na monitorização de metabólitos em células e tecidos tumorais, possibilitando a detecção mais precoce de tumores malignos, em suma, através da combinação de métodos de ressonância magnética. / The metabolome is defined as the qualitative and quantitative collection of all low weight molecular metabolites in cells that participate in biochemical reactions necessary for the maintenance, growth and physiology of cell. The metabolomic evaluation allows the design of systems of biochemical process in order to broaden the understanding of how diseases manifest. The Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR) is used for investigating a variety of biological processes in several systems. The magnetics applied to cell and tissue biopsies intact murine melanoma B16F10 contributed to the biochemical characterization of biomarkers of different stages of tumor progression of murine melanoma B16F10. The results obtained in this study allowed the identification of 33 potential metabolites involved in lipid content in the secondary metabolism of the glycolytic pathway, which promote growth and tumor progression. The presence of taurine, proline, serine, phenylalanine, which quantitatively increased, is possibly markers of invasion and metastasis progression. Quantitative analysis of these metabolites showed a significant difference in 11 compounds, of which 9 are directly involved in the expression of proliferative responses, cell death and angiogenesis in different periods of growth of B16F10 melanoma, evaluated in this study. Thus, the findings from this study, when associated in the future with other factors, may be useful in the diagnosis and may assist in choosing therapeutic target with greater specificity and fewer side effects. NMR may have a significant impact on monitoring metabolites in tumor cells and tissues, allowing for earlier detection of malignant tumors; in short, by combining MRI methods.

Materiais de Referência (MR) de substâncias químicas têm ampla aplicação, sobretudo na área analítica, servindo de referência para validação de métodos, calibração de instrumentos e controle de qualidade, estabelecendo a comparabilidade de resultados analíticos em escala global e permitindo a transferência da exatidão entre métodos, laboratórios e padrões. Norteado por essas necessidades, o trabalho apresenta uma proposta para certificação de MR baseada nas orientações preconizadas por diretrizes e normas internacionais, principalmente as que seguem o ISO Guia 34, para estabelecer as propriedades certificadas através de técnicas analíticas de Espectrometria de Massas de Alta Resolução, Ressonância Magnética Nuclear, de ¹H e de ¹³C, e de Análise Elementar CHN. A certificação contemplou as caracterizações qualitativa e quantitativa, ensaio de estabilidade e o cálculo da estimativa da incerteza da medição. Como resultado, foi produzido e certificado um lote piloto de MR de β-N-metilamino-alanina (BMAA), uma toxina obtida in-house através de síntese química e purificação, cujos valores de propriedades certificadas foram rastreáveis ao SI e acompanhadas da estimativa da incerteza da medição. / Reference Materials (RM) of chemicals have wide application, particularly in the analyses, providing a reference for validation of methods, instrument calibration and quality control, establishing the comparability of analytical results on a global scale and enabling the transfer of accuracy between methods, laboratories and standards. Guided by these requirements, the paper presents a proposal for certification of MR based on the guidelines recommended by international guidelines and standards, especially those which follow the ISO Guide 34, to establish the certified properties through analytical techniques of mass spectrometry High resolution Nuclear Magnetic Resonance, ¹H and ¹³C, and CHN elemental analysis. The certification included qualitative and quantitative characterization, stability test and the calculation of the estimate of measurement uncertainty. As a result, was produced and certified a pilot batch of RM β-N-methylamino-alanine (BMAA), a toxin obtained in-house via chemical synthesis and purification, whose property values are certified and traceable to the SI accompanied by an estimative of the uncertainty of measurement.

O silício (Si) é benéfico ao desenvolvimento das plantas por proporcionar aumento na capacidade de defesa contra o ataque de pragas e de doenças, além de garantir porte ereto das plantas, o que aumenta a capacidade fotossintética dos vegetais. Fontes silicatadas, como silicatos de cálcio e de magnésio, fornecem Si ao solo e podem funcionar como corretivos de acidez. O acúmulo de resíduos vegetais e fertilizantes, mesmo no sistema semeadura direta (SSD), acelera o processo de acidificação do solo em curto prazo, principalmente em sua camada mais superficial. Esse processo é contínuo em solos tropicais úmidos e tem por consequência a baixa disponibilidade de nutrientes e elevados teores tóxicos de Al+3. Assim como no sistema convencional de manejo do solo, o SSD também demanda a aplicação de insumos, especialmente materiais corretivos de acidez. A aplicação de silicato pode interferir na disponibilidade de Si às plantas e nas formas desse elemento na solução do solo. O ácido silícico (H4SiO4) é a espécie de Si predominante em solos ácidos; e o aumento do pH pode causar sua desprotonação, gerando o ânion silicato (H3SiO4-). Estudos ligados ao Si em solos sob SSD são escassos, principalmente em experimentos de longa duração conduzidos sob condições de clima tropical úmido. Desde 2002 está sendo conduzido experimento de campo em um Latossolo Vermelho distroférrico sob SSD que recebeu aplicação superficial de calcário e de silicato de cálcio e de magnésio. Foram determinados os teores disponíveis de macronutrientes e silício, pH, soma de bases, saturação por bases, capacidade de troca catiônica, matéria orgânica, H+Al e Al3+, minerais silicatados e óxidos de Fe e Al, 24 meses após a reaplicação superficial dos corretivos. Foi feita especiação iônica de Al, Ca, Mg e Si em extrato aquoso e realizada a quantificação de Al por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (27Al-NMR). Os principais óxidos encontrados foram a gibbsita, goethita e hematita. Diferentemente do Ca e do Mg, o Al não estava presente, em sua maioria, na forma livre Al3+, mas formando complexos com o carbono orgânico dissolvido. O silício estava quase que totalmente na forma de H4SiO4, sendo que a atividade dessa espécie foi semelhante à sua concentração em solução. A análise quantitativa de 27Al-NMR forneceu somente picos do complexo de alumínio hexa-hidratado ([Al(H2O)6]3+), não havendo espécies de alumínio complexadas com ácidos orgânicos. Amostras com teores moderados a alto de Al (27Al-NMR) se correlacionaram com as concentrações totais de Al provenientes da análise de espectroscopia de emissão atômica (ICP-AES). / Silicon (Si) is an element which is beneficial to plant development in that it provides a line of defense against attack by pests and disease as well, as ensure a plant posture that is more erect that increases their photosynthetic capacity. Silicon sources such as calciummagnesium silicates provide Si to the soil and act as acidity correctives. The accumulation of plant residues and fertilizers, even under a no-till system (NT), accelerates the process of soil acidification in the short term, especially in the uppermost surface layer. This process is continuous in moist tropical soils and results in a low level of nutrients and a high level of Al3+. As is the case under the conventional system of soil management, NT also requires the application of additives, especially acidity corrective materials. The application of silicate can interfere with the availability of Si to plants and the forms in which this element is found in soil solution. Silicic acid (H4SiO4) is the predominant form of Si found in acidic soils; and increases in the pH can cause deprotonation, which generates silicate anions (H3SiO4-). Studies related to Si in soils under NT are scarce, especially long-term experiments carried out under humid tropical conditions. Since 2002, a field experiment has been conducted on a dystroferric Oxisol under NT, where lime and calcium-magnesium silicate were surface applied. The contents of macronutrients and silicon available, as well as pH, basis total and basis saturation, cationic exchange capacity, organic matter, H+Al and Al3+, silicate minerals and Fe and Al oxides, were all determined 24 months after the correctives were applied. The ionic speciation of Al, Ca, Mg and Si took place in aqueous extract as well as the quantification of Al by nuclear magnetic resonance spectroscopy (27Al-NMR). The main oxides found were gibbsite, goethite and hematite. Unlike Ca and Mg, Al was not, for the most part, present in its free form Al3+ but complexed with dissolved organic carbon. Silicon was almost entirely in the form of H4SiO4, and its activity was similar to the concentration of this specie in solution. Quantitative analysis of 27Al-NMR has provided only peaks of Hexaaquaaluminium complex ([Al(H2O) 6]3+), with no species of organic-aluminum complexes. Samples with moderate to high levels of Al (27Al-NMR) were positively correlated with the total concentration of Al derived from the atomic emission spectroscopy analysis (ICP-AES).

Materiais de Referência (MR) de substâncias químicas têm ampla aplicação, sobretudo na área analítica, servindo de referência para validação de métodos, calibração de instrumentos e controle de qualidade, estabelecendo a comparabilidade de resultados analíticos em escala global e permitindo a transferência da exatidão entre métodos, laboratórios e padrões. Norteado por essas necessidades, o trabalho apresenta uma proposta para certificação de MR baseada nas orientações preconizadas por diretrizes e normas internacionais, principalmente as que seguem o ISO Guia 34, para estabelecer as propriedades certificadas através de técnicas analíticas de Espectrometria de Massas de Alta Resolução, Ressonância Magnética Nuclear, de ¹H e de ¹³C, e de Análise Elementar CHN. A certificação contemplou as caracterizações qualitativa e quantitativa, ensaio de estabilidade e o cálculo da estimativa da incerteza da medição. Como resultado, foi produzido e certificado um lote piloto de MR de β-N-metilamino-alanina (BMAA), uma toxina obtida in-house através de síntese química e purificação, cujos valores de propriedades certificadas foram rastreáveis ao SI e acompanhadas da estimativa da incerteza da medição. / Reference Materials (RM) of chemicals have wide application, particularly in the analyses, providing a reference for validation of methods, instrument calibration and quality control, establishing the comparability of analytical results on a global scale and enabling the transfer of accuracy between methods, laboratories and standards. Guided by these requirements, the paper presents a proposal for certification of MR based on the guidelines recommended by international guidelines and standards, especially those which follow the ISO Guide 34, to establish the certified properties through analytical techniques of mass spectrometry High resolution Nuclear Magnetic Resonance, ¹H and ¹³C, and CHN elemental analysis. The certification included qualitative and quantitative characterization, stability test and the calculation of the estimate of measurement uncertainty. As a result, was produced and certified a pilot batch of RM β-N-methylamino-alanine (BMAA), a toxin obtained in-house via chemical synthesis and purification, whose property values are certified and traceable to the SI accompanied by an estimative of the uncertainty of measurement.

A Morte Súbita dos Cítros (MSC) é uma doença que afeta plantas de laranjeira-doce enxertadas em limão Cravo ou Volkameriano e ainda não tem o agente causal determinado. Para entender quais são as principais mudanças fisiológicas causadas pela MSC, analisou-se as alterações nos metabolitos primários, tanto da casca da copa quanto do cavalo. Fez-se análises dos extratos hexânico e alcoólico com RMN em alta resolução e do extrato hexânico com cromatografia gasosa. Também analisou-se os metabolitos diretamente nas cascas com técnicas de RMN em alta e baixa resolução. Com essas análises foi possível observar que a MSC altera a deposição de triacilglicerídeos e sacarose nas cascas. A MSC também modifica o perfil de ácidos graxos, com o decréscimo dos teores de ácido oléico e linolênico e aumento dos ácidos cáprico, láurico, mirístico, plamítico, esteárico e linoléico, com a evolução da doença. Com esses resultados foi possível entender as principais alterações bioquímicas causadas pela MSC, como também demonstrar que elas podem ser usadas de forma complementar no diagnóstico da doença. Dentre todos os métodos avaliados, as análises das cascas com RMN em baixa resolução, com as técnicas CPMG e de precessão livre em onda contínua (CWFP), foram as mais rápidas (em alguns segundos) e eficientes para discriminar as plantas assintomáticas das sintomáticas. A discriminação das plantas pelos dados de RMN foi realizada com métodos quimiométricos como análise de componentes principais (PCA), análises de agrupamentos hierárquicos (HCA) e regressão por mínimos quadrados parciais (PLS). / Citrus Sudden Death (CSD) is a new graft-transmissible disease of sweet orange grafted on Rangpur lime and Citrus volkameriana rootstocks. The causal agent is unknown. To understand the main physiological changes caused by the CSD, we analyzed the variations in the primary metabolites content in the bark of scion and rootstock. The hexanic and hydroalcoholic extracts were analyzed by high resolution NMR. The hexanic extracts were also analyzed by gas chromatography. The metabolites were also analyzed directly in the barks with high and low resolution NMR techniques. With these analyses it was possible to observe that CSD modifies the content of triglycerides and sucrose in the barks. The disease also changes the fatty acids profile, with a decrease in the oleic and linolenic and an increase in the capric, lauric, miristic, palmitic, stearic and linoleic content. With these results it was possible to understand the main biochemical disorders caused for the CSD, as well as to demonstrate that they can be used as complementary information in the disease diagnosis. The analysis of the barks with low resolution NMR techniques CPMG and continuous wave free precession (CWFP), had been the fastest (few seconds) and the most efficient one to discriminate between the symptomless and symptomatic plants. The discrimination of the plants by NMR data had been carried with chemometric methods such as principal component analysis (PCA), hierarchic cluster analysis (HCA) and partial least square regression (PLS).

O silício (Si) é benéfico ao desenvolvimento das plantas por proporcionar aumento na capacidade de defesa contra o ataque de pragas e de doenças, além de garantir porte ereto das plantas, o que aumenta a capacidade fotossintética dos vegetais. Fontes silicatadas, como silicatos de cálcio e de magnésio, fornecem Si ao solo e podem funcionar como corretivos de acidez. O acúmulo de resíduos vegetais e fertilizantes, mesmo no sistema semeadura direta (SSD), acelera o processo de acidificação do solo em curto prazo, principalmente em sua camada mais superficial. Esse processo é contínuo em solos tropicais úmidos e tem por consequência a baixa disponibilidade de nutrientes e elevados teores tóxicos de Al+3. Assim como no sistema convencional de manejo do solo, o SSD também demanda a aplicação de insumos, especialmente materiais corretivos de acidez. A aplicação de silicato pode interferir na disponibilidade de Si às plantas e nas formas desse elemento na solução do solo. O ácido silícico (H4SiO4) é a espécie de Si predominante em solos ácidos; e o aumento do pH pode causar sua desprotonação, gerando o ânion silicato (H3SiO4-). Estudos ligados ao Si em solos sob SSD são escassos, principalmente em experimentos de longa duração conduzidos sob condições de clima tropical úmido. Desde 2002 está sendo conduzido experimento de campo em um Latossolo Vermelho distroférrico sob SSD que recebeu aplicação superficial de calcário e de silicato de cálcio e de magnésio. Foram determinados os teores disponíveis de macronutrientes e silício, pH, soma de bases, saturação por bases, capacidade de troca catiônica, matéria orgânica, H+Al e Al3+, minerais silicatados e óxidos de Fe e Al, 24 meses após a reaplicação superficial dos corretivos. Foi feita especiação iônica de Al, Ca, Mg e Si em extrato aquoso e realizada a quantificação de Al por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (27Al-NMR). Os principais óxidos encontrados foram a gibbsita, goethita e hematita. Diferentemente do Ca e do Mg, o Al não estava presente, em sua maioria, na forma livre Al3+, mas formando complexos com o carbono orgânico dissolvido. O silício estava quase que totalmente na forma de H4SiO4, sendo que a atividade dessa espécie foi semelhante à sua concentração em solução. A análise quantitativa de 27Al-NMR forneceu somente picos do complexo de alumínio hexa-hidratado ([Al(H2O)6]3+), não havendo espécies de alumínio complexadas com ácidos orgânicos. Amostras com teores moderados a alto de Al (27Al-NMR) se correlacionaram com as concentrações totais de Al provenientes da análise de espectroscopia de emissão atômica (ICP-AES). / Silicon (Si) is an element which is beneficial to plant development in that it provides a line of defense against attack by pests and disease as well, as ensure a plant posture that is more erect that increases their photosynthetic capacity. Silicon sources such as calciummagnesium silicates provide Si to the soil and act as acidity correctives. The accumulation of plant residues and fertilizers, even under a no-till system (NT), accelerates the process of soil acidification in the short term, especially in the uppermost surface layer. This process is continuous in moist tropical soils and results in a low level of nutrients and a high level of Al3+. As is the case under the conventional system of soil management, NT also requires the application of additives, especially acidity corrective materials. The application of silicate can interfere with the availability of Si to plants and the forms in which this element is found in soil solution. Silicic acid (H4SiO4) is the predominant form of Si found in acidic soils; and increases in the pH can cause deprotonation, which generates silicate anions (H3SiO4-). Studies related to Si in soils under NT are scarce, especially long-term experiments carried out under humid tropical conditions. Since 2002, a field experiment has been conducted on a dystroferric Oxisol under NT, where lime and calcium-magnesium silicate were surface applied. The contents of macronutrients and silicon available, as well as pH, basis total and basis saturation, cationic exchange capacity, organic matter, H+Al and Al3+, silicate minerals and Fe and Al oxides, were all determined 24 months after the correctives were applied. The ionic speciation of Al, Ca, Mg and Si took place in aqueous extract as well as the quantification of Al by nuclear magnetic resonance spectroscopy (27Al-NMR). The main oxides found were gibbsite, goethite and hematite. Unlike Ca and Mg, Al was not, for the most part, present in its free form Al3+ but complexed with dissolved organic carbon. Silicon was almost entirely in the form of H4SiO4, and its activity was similar to the concentration of this specie in solution. Quantitative analysis of 27Al-NMR has provided only peaks of Hexaaquaaluminium complex ([Al(H2O) 6]3+), with no species of organic-aluminum complexes. Samples with moderate to high levels of Al (27Al-NMR) were positively correlated with the total concentration of Al derived from the atomic emission spectroscopy analysis (ICP-AES).

The growing world demand for renewable energy production in substitution of fossil fuels has given great prominence in the culture of sugarcane (Saccharum sp.). This has been considered the most efficient crop for energy production, as Brazil being the world's largest producer, with a production of 655.6 million tons in 2015/2016 harvest in an area of 8.5 million hectares. One of the major obstacles to the production of sugarcane is still the attack by pest and estimates that about 10% of the crop losses are caused by insects, being a sugarcane borer (Diatraea Saccharalis) the most importante pest. The plants, during its evolution, to reduce the damages caused by the attack of pests, they have developed a series of defense mechanisms, among them, physical barriers, proteins and toxic metabolites and volatile metabolic flags. Many works have been developed to decipher the mechanisms of defense of sugarcane to the attack of herbivorous insects, an attempt of genetic breeding programs and information biotechnology for the development of more resistant plants, however, many of the mechanisms still remain to be clarified. These works are mostly restricted to the study of genes and proteins and global studies of transcript and proteome analyzes of the plant. The current work proposes to perform an analysis of the metabolism of two varieties of sugarcane (RB92579 and SP791011) through direct and indirect extraction methods in response to herbivory by Diatraea saccharalis using NMR spectroscopy and multivariate statistical analysis from data by principal component analysis (PCA) and least squares analysis of discrimination (OPLS-DA). In the metabolomic analysis of sugarcane of the variety RB92579 was studied using the direct extraction method (leaves) in the 4 herbivory times (24, 48, 72 and 96 hours), only after 48, 72 and 96 hours of stress by herbivory, it was possible to get differences between the control groups and herbivore groups, which the greater timing of response was obtained in 72 hours, that indicated the increase of the primary metabolites asparagine, aspartic acid, dimethylamine, glutamic acid , isoleucine, leucine, malic acid, tyrosine and phenylalanine. The variety of sugarcane SP791011, the method of indirect extraction of the leaves of the plant was applied in times 24, 48 and 72 hours by stress induced by caterpillars of Diatraea saccharalis and, coincidentally, showed in the time 72 hours a greater number of herbivory response metabolites, which caused a depletion of aconitic acid, formic acid, asparagine, alanine and elevation of acetic acid and chlorogenic acid. Despite their different metabolic profiles in response to herbivory, the elucidated metabolites suggest the metabolic pathway of shikimic acid to produce phenylpropanoids due to the increase of tyrosine, phenylalanine in the leaves of the sugarcane variety RB92579, and increase of chlorogenic acid in the leaves of the cane. In addition to the herbivory test, it was carried out a biological assay with chlorogenic acid inserted in the artificial diet of Diatraea saccharalis caterpillars, which demonstrated a decrease in the development time of the pupae comparing with pupae of Caterpillars Control, which caused an outbreak of moths with deformations at all concentrations of chlorogenic acid used in the bioassay. These results may help in the development of sugarcane varieties more resistant to the attack by Diatraea Saccharalis. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A crescente demanda mundial para a produção de energias renováveis em substituição aos combustíveis fósseis tem dado grande destaque à cultura da cana-de-açúcar (Saccharum sp.). Esta tem sido considerada a cultura mais eficiente para a produção de energia, tendo o Brasil como o maior produtor mundial, com uma produção de 655,6 milhões de toneladas na safra 2015/2016 em uma área de 8,5 milhões de hectares. Um dos grandes entraves à produção de cana-de-açúcar ainda é o ataque de pragas e doenças e estima-se que cerca de 10% das perdas para esta cultura sejam ocasionadas por insetos, sendo a broca da cana-de-açúcar (Diatraea saccharalis) a praga mais importante. As plantas, durante a evolução, para reduzir os danos causados pelo ataque de pragas, têm desenvolvido uma série de mecanismos de defesa, dentre eles, barreiras físicas, proteínas, metabólitos tóxicos e metabólitos voláteis sinalizadores. Muitos trabalhos têm sido desenvolvidos para decifrar os mecanismos de defesa da cana-de-açúcar ao ataque de insetos herbívoros, na tentativa de subsidiar programas de melhoramento genético e a biotecnologia de informação para o desenvolvimento de plantas mais resistentes, porém, muitos destes mecanismos ainda permanecem a ser esclarecidos. Estes trabalhos, em sua maioria, estão restritos ao estudo de genes e proteínas e a estudos globais de análises dos transcritos e do proteoma da planta. O presente trabalho propõe realizar a análise do metaboloma de duas variedades de cana-de-açúcar (RB92579 e SP791011) através dos métodos de extração direto e indireto na resposta a herbivoria por Diatraea saccharalis, utilizando espectroscopia de RMN, e processamento e estatística dos dados pelos métodos de análise de componentes principais (PCA) e análise dos mínimos quadrados parciais-análise discriminante (OPLS-DA). A análise metabolômica da cana-de-açúcar da variedade RB92579 foi realizada pelo método de extração direta (folhas) nos 4 tempos de herbivoria (24, 48, 72 e 96 horas), sendo que, apenas após 48, 72 e 96 horas sob herbivoria, foi possível haver diferenças entre os grupos controle e grupo herbivoria, no qual o tempo em que se obteve maior resposta da planta foi no tempo 72 horas, que indicou o aumento dos metabólitos primários asparagina, ácido aspártico, dimetilamina, ácido glutâmico, isoleucina, leucina, ácido málico, tirosina e fenilalanina. Já com relação a variedade de cana-de-açúcar SP 1011, aplicou-se o método de extração indireto das folhas da planta nos tempos 24, 48 e 72 horas sob estresse induzido pelas lagartas de Diatraea saccharalis e, coincidentemente, apresentou no tempo 72 horas o maior número de metabólitos de resposta a herbivoria, o que causou numa redução dos níveis de ácido cis e trans aconítico, ácido fórmico, asparagina, alanina e no aumento dos níveis de ácido acético e ácido clorogênico. Apesar de fornecerem perfis metabólicos diferentes em resposta a herbivoria, os metabólitos elucidados sugerem a via metabólica do ácido chiquímico devido ao aumento de tirosina, fenilalanina nas folhas da cana-de-açúcar da variedade RB92579, e aumento do ácido clorogênico nas folhas da cana-de-açúcar da variedade SP791011. Além do ensaio de herbivoria, foi realizado um ensaio biológico com o ácido clorogênico inserido na dieta artificial das lagartas de Diatraea saccharalis, que demonstrou uma diminuição do tempo de desenvolvimento das pupas em comparação com as pupas de lagartas controle, que provocou a eclosão das mariposas com deformações em todas as concentrações de ácido clorogênico usadas no bioensaio. Esses resultados podem ajudar no desenvolvimento de variedades de cana-de-açúcar mais resistentes ao ataque da Diatraea Saccharalis.

A Morte Súbita dos Cítros (MSC) é uma doença que afeta plantas de laranjeira-doce enxertadas em limão Cravo ou Volkameriano e ainda não tem o agente causal determinado. Para entender quais são as principais mudanças fisiológicas causadas pela MSC, analisou-se as alterações nos metabolitos primários, tanto da casca da copa quanto do cavalo. Fez-se análises dos extratos hexânico e alcoólico com RMN em alta resolução e do extrato hexânico com cromatografia gasosa. Também analisou-se os metabolitos diretamente nas cascas com técnicas de RMN em alta e baixa resolução. Com essas análises foi possível observar que a MSC altera a deposição de triacilglicerídeos e sacarose nas cascas. A MSC também modifica o perfil de ácidos graxos, com o decréscimo dos teores de ácido oléico e linolênico e aumento dos ácidos cáprico, láurico, mirístico, plamítico, esteárico e linoléico, com a evolução da doença. Com esses resultados foi possível entender as principais alterações bioquímicas causadas pela MSC, como também demonstrar que elas podem ser usadas de forma complementar no diagnóstico da doença. Dentre todos os métodos avaliados, as análises das cascas com RMN em baixa resolução, com as técnicas CPMG e de precessão livre em onda contínua (CWFP), foram as mais rápidas (em alguns segundos) e eficientes para discriminar as plantas assintomáticas das sintomáticas. A discriminação das plantas pelos dados de RMN foi realizada com métodos quimiométricos como análise de componentes principais (PCA), análises de agrupamentos hierárquicos (HCA) e regressão por mínimos quadrados parciais (PLS). / Citrus Sudden Death (CSD) is a new graft-transmissible disease of sweet orange grafted on Rangpur lime and Citrus volkameriana rootstocks. The causal agent is unknown. To understand the main physiological changes caused by the CSD, we analyzed the variations in the primary metabolites content in the bark of scion and rootstock. The hexanic and hydroalcoholic extracts were analyzed by high resolution NMR. The hexanic extracts were also analyzed by gas chromatography. The metabolites were also analyzed directly in the barks with high and low resolution NMR techniques. With these analyses it was possible to observe that CSD modifies the content of triglycerides and sucrose in the barks. The disease also changes the fatty acids profile, with a decrease in the oleic and linolenic and an increase in the capric, lauric, miristic, palmitic, stearic and linoleic content. With these results it was possible to understand the main biochemical disorders caused for the CSD, as well as to demonstrate that they can be used as complementary information in the disease diagnosis. The analysis of the barks with low resolution NMR techniques CPMG and continuous wave free precession (CWFP), had been the fastest (few seconds) and the most efficient one to discriminate between the symptomless and symptomatic plants. The discrimination of the plants by NMR data had been carried with chemometric methods such as principal component analysis (PCA), hierarchic cluster analysis (HCA) and partial least square regression (PLS).

O metaboloma é definido como a coleção qualitativa e quantitativa de todos os metabólitos de baixa massa molecular presentes nas células, os quais participam de reações bioquímicas necessárias para a manutenção, crescimento e fisiologia celular. A avaliação metabolômica permite o delineamento do processo bioquímico de sistemas a fim de ampliar o entendimento de como as patologias se manifestam. A Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) é usada para investigar uma variedade de processos biológicos em diversos sistemas. A magnética aplicada a células e biópsias de tecido intacto de melanoma murino B16F10 contribuiu para a caracterização bioquímica de biomarcadores das diferentes fases de progressão tumoral do melanoma murino B16F10. Os resultados obtidos neste estudo permitiram a identificação de 33 metabólitos possíveis, envolvidos na carga lipídica e no metabolismo secundário da via glicolítica, que favorecem o crescimento e a progressão tumoral. A presença da taurina, prolina, serina, fenilalanina, que aumentaram quantitativamente, são possíveis marcadores da invasão, progressão e metastatização. A análise quantitativa desses metabólitos mostrou diferença significativa em 11 compostos, dos quais 9 estão diretamente envolvidos na expressão das respostas proliferativas, de morte celular e angiogênese, nos diferentes períodos de crescimento do melanoma B16F10, avaliados neste estudo. Desta forma, os achados obtidos neste estudo, quando associados no futuro a outros fatores, poderão ser úteis no diagnóstico e auxiliar na escolha terapêutica alvo com maior especificidade e menores efeitos colaterais. RMN pode ter um importante impacto na monitorização de metabólitos em células e tecidos tumorais, possibilitando a detecção mais precoce de tumores malignos, em suma, através da combinação de métodos de ressonância magnética. / The metabolome is defined as the qualitative and quantitative collection of all low weight molecular metabolites in cells that participate in biochemical reactions necessary for the maintenance, growth and physiology of cell. The metabolomic evaluation allows the design of systems of biochemical process in order to broaden the understanding of how diseases manifest. The Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR) is used for investigating a variety of biological processes in several systems. The magnetics applied to cell and tissue biopsies intact murine melanoma B16F10 contributed to the biochemical characterization of biomarkers of different stages of tumor progression of murine melanoma B16F10. The results obtained in this study allowed the identification of 33 potential metabolites involved in lipid content in the secondary metabolism of the glycolytic pathway, which promote growth and tumor progression. The presence of taurine, proline, serine, phenylalanine, which quantitatively increased, is possibly markers of invasion and metastasis progression. Quantitative analysis of these metabolites showed a significant difference in 11 compounds, of which 9 are directly involved in the expression of proliferative responses, cell death and angiogenesis in different periods of growth of B16F10 melanoma, evaluated in this study. Thus, the findings from this study, when associated in the future with other factors, may be useful in the diagnosis and may assist in choosing therapeutic target with greater specificity and fewer side effects. NMR may have a significant impact on monitoring metabolites in tumor cells and tissues, allowing for earlier detection of malignant tumors; in short, by combining MRI methods.